Neix a l’extrem meridional del pla de Beret, a la Vall d’Aran, molt a prop del güell de la Garona, a uns 2.000 m d’altitud, a la font d’Era Noguereta, una de les principals de la Garona. Té una longitud de 146 km. S'adreça de bell antuvi cap al N (travessa el pla de Beret), i es dirigeix després cap a l’E (vall de Montgarri) i al S, ja a la vall d’Àneu (Pallars Sobirà), envoltant el massís de Beret. Des d’Alós de Gil, porta un traçat amb component sud, de caràcter epigènic fins a la confluència amb el seu col·lector. Travessa, així, successivament, el granit i el Paleozoic de la zona axial, que solca amb una vall glacial, retocada per l’erosió fluvial, que acabava a Llarvorsí, i constitueix, així, l’alta capçalera; després, la part meridional d’aquesta zona axial, fins a Sort, amb una vall profunda i exclusivament fluvial; tot seguit la Serralada Interior i els conglomerats marginals —serres de Taús i de Boumort i moles de Sossís , travessats per uns profunds engorjats, com el de Collegats; després el sinclinal interior, margós, que dóna lloc a la conca de Tremp (Pallars Jussà); i, finalment, la Serralada Exterior —serra del Montsec i de Montclús i Sant Mamet—, travessada també per feréstecs congosts —de Terradets i de Fontllonga—, dins de la qual s’uneix al Segre en el congost de la serra Carbonera. A Llavorsí rep per l’esquerra la Noguera de Cardós, i a la Pobla de Segur, per la dreta, el Flamisell, com a afluents d’importància.
El conjunt fluvial de la Noguera Pallaresa ha estat el primer a ésser equipat per a la producció d’energia elèctrica a gran escala; hom començà pels salts del Flamisell del 1914 al 1920, els de Tremp el 1918 i el de Gavet i el de Camarasa el 1920, al riu principal, i després continuà amb els cursos del Pallars Sobirà; aquest equipament encara prossegueix. A la Noguera Pallaresa estricta hi ha instal·lats 237.000 kW, amb tres grans pantans: el de Talarn o de Sant Antoni (202 hm3 de cabuda), el de Terradets (33 hm3) i el de Camarasa (163 hm3). El cabal mitjà del riu és, a Sossís, de 31,5 m3 per segon per a una conca vessant de 1.535 km2, o sia, 20,6l per segon per km2. D’aquest cabal, una mica més de la meitat li és tributat pel sistema de la Noguera de Cardós (16,5 m3 per segon). A la Pobla de Segur rep 7,5 m3 per segon del Flamisell, per la qual cosa ja porta, a Tremp, 39 m3 per segon. El règim, que a Llavorsí és nival de transició, esdevé nival de transició mitigat a la Pobla de Segur. Ací porta el màxim d’aigua pel maig, amb un cabal doble que el modular, i el mínim per l’agost, el primer originat per les aigües de fusió, i el segon, per l’eixut estival. Té, a més, un mínim secundari de retenció nival pel gener i un màxim, també secundari, d’origen pluvial, pel novembre.